沿空切頂留巷采煤工藝采空區(qū)自然發(fā)火技術(shù)研究

王強(qiáng) 劉正超 羅虎

摘 要：近年來(lái)煤礦在推廣應(yīng)用沿空切頂留巷采煤工藝，該工藝有效緩解了采掘接替緊張的局面，多回收了煤炭資源。但該工藝不留煤柱開(kāi)采，采空區(qū)處于“敞口”狀態(tài)，在Y型通風(fēng)條件下，采空區(qū)漏風(fēng)范圍及強(qiáng)度大大增加，不利于采空區(qū)自然發(fā)火管理，因此大大制約了該工藝的應(yīng)用范圍。我礦7135工作面采用該工藝回采，71煤為自然煤層，因此工作面回采期間采空區(qū)的防滅火管理是重點(diǎn)和難點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：切頂留巷；Y型通風(fēng)；漏風(fēng)；自然發(fā)火

Abstract：In recent years，coal mining technology is widely used in coal mines，which can effectively relieve the shortage of coal mining and recover more coal resources.However，this technology does not leave coal pillar mining，and the goaf is in an “open” state.Under the y-type ventilation condition，the scope and intensity of air leakage in the goaf are greatly increased，which is not conducive to the goaf spontaneous combustion management，so it greatly restricts the application scope of this technology.Mine 7135 working face adopts this technology mining，71 coal is natural coal seam，so the goaf fire prevention and management during the working face mining is the key and difficult point.

Key words：Cut top lane；Y - type ventilation；Air leakage；Spontaneous combustion

1概況

祁東煤礦7135工作面是安徽省首個(gè)在自然發(fā)火礦井采用沿空切頂留巷工藝的采煤工作面。該工作面位于礦井井田東翼一水平三采區(qū)，沿走向布置，機(jī)巷毗鄰7137采空區(qū)留設(shè)7m煤柱。工作面平均傾向?qū)?85m（平距），走向長(zhǎng)約1688m，工作面采用Y型通風(fēng)方式，回采的71煤為自然煤層，最短自然發(fā)火期97天。

2 采空區(qū)自然發(fā)火治理技術(shù)

2.1 采空區(qū)自然發(fā)火隱患分析

煤自燃三要素為：煤自身有自燃傾向性、有持續(xù)供氧條件、有呈破碎堆積狀態(tài)下的煤。

（1）工作面回采的71煤為Ⅱ類(lèi)自燃煤層，最短自然發(fā)火期為96天；

（2）工作面風(fēng)巷無(wú)煤柱開(kāi)采，Y型通風(fēng)條件下，采空區(qū)漏風(fēng)強(qiáng)度及漏風(fēng)范圍大，有持續(xù)供氧條件；

（3）進(jìn)風(fēng)側(cè)沿空7m煤柱在回采后受采動(dòng)壓力影響進(jìn)入采空區(qū)、工作面在初采線、過(guò)斷層范圍及收作線留有遺煤。

綜上，工作面采空區(qū)存在自然發(fā)火風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 留巷側(cè)采空區(qū)漏風(fēng)強(qiáng)度及范圍觀測(cè)

為研究采空區(qū)漏風(fēng)規(guī)律在7135工作面布置7個(gè)測(cè)風(fēng)點(diǎn)，分別為風(fēng)機(jī)巷進(jìn)風(fēng)各一個(gè)，工作面回風(fēng)隅角往留巷方向30m開(kāi)始每隔100m布置一個(gè)、回風(fēng)巷布置一個(gè)，其中1#、2#、3#點(diǎn)隨著工作面向前推進(jìn)位置隨之改變，其余各點(diǎn)固定。通過(guò)觀測(cè)分析，采空區(qū)漏風(fēng)量范圍為380 m3/min -415m3/min之間，留巷側(cè)采空區(qū)漏風(fēng)范圍為工作面上出口往留巷方向0-330m，其中漏風(fēng)強(qiáng)度最大的范圍為230-330m之間。

2.3 采空區(qū)危險(xiǎn)區(qū)域劃分

通過(guò)工作面每天搜集的素描圖繪制工作面回采期間采空區(qū)遺煤范圍圖，并標(biāo)注遺煤厚度，采空區(qū)存在遺煤大于0.3m的區(qū)域及工作面初采線、F7斷層區(qū)域、停采線劃分為防火危險(xiǎn)區(qū)。

2.4 綜合防滅火治理技術(shù)

通過(guò)分析采空區(qū)自然發(fā)火隱患及采空區(qū)自然發(fā)火危險(xiǎn)區(qū)域的劃分，選擇以堵漏風(fēng)、灌漿及灌注化學(xué)材料為主，人工檢查、在線監(jiān)測(cè)和色譜分析三位一體的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)手段為輔的綜合防滅火治理技術(shù)，具體實(shí)施如下：

1.堵漏風(fēng)技術(shù)

（1）沿空側(cè)煤柱注漿堵漏：工作面回采前，對(duì)機(jī)巷沿空煤柱每隔10m施工一個(gè)注漿孔，采取注漿加固堵漏措施。

（2）進(jìn)風(fēng)側(cè)封閉墻噴注漿堵漏：對(duì)鄰近7137采空區(qū)進(jìn)風(fēng)側(cè)即7137機(jī)巷封閉墻墻面及頂?shù)讕蛧鷰r進(jìn)行噴注漿加固。

（3）封閉東翼1#抽采巷：因工作面距離下部底抽巷距離為10-15m，受采動(dòng)影響，東翼1#底抽巷1#聯(lián)巷產(chǎn)生裂隙與采空區(qū)溝通，對(duì)該巷道進(jìn)行封閉，隔離漏風(fēng)通道。

（4）優(yōu)化工作面通風(fēng)系統(tǒng)

合理調(diào)配工作面風(fēng)量，工作面回采期間，通過(guò)在留巷側(cè)布置測(cè)風(fēng)點(diǎn)，觀測(cè)不同風(fēng)量下采空區(qū)漏風(fēng)強(qiáng)度及范圍，最終將工作面總風(fēng)量控制在1500m3/min左右，其中機(jī)巷1100m3/min左右，風(fēng)巷400m3/min左右。

2.采空區(qū)灌漿技術(shù)

采用地面東風(fēng)井固定式灌漿站集中灌漿。工作面風(fēng)巷布置一趟灌漿管路，風(fēng)巷留巷側(cè)采用Ф50鋼管自切眼開(kāi)始每隔30m布置一個(gè)灌漿孔，灌漿孔外露200mm，布置完畢后用悶蓋悶死，灌漿時(shí)利用鋼編軟管將風(fēng)巷灌漿管路與灌漿孔連接并加設(shè)閘閥進(jìn)行灌漿。

3.灌注史達(dá)夫技術(shù)

利用巷道層位關(guān)系，在三采區(qū)東翼2#抽采巷施工防火措施孔（見(jiàn)附圖4），鉆孔沿工作面傾向布置，位于工作面采空區(qū)上風(fēng)側(cè)，每組16個(gè)鉆孔，共計(jì)施工4組，利用該孔向采空區(qū)灌注史達(dá)夫，形成采空區(qū)隔離條帶，累計(jì)灌注量59.5t。

2.5.預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)

（1）鄰近采空區(qū)：鄰近7137、7133采空區(qū)沿空側(cè)布置防火觀測(cè)點(diǎn)，定期人工檢查、取樣分析。

（2）工作面：回風(fēng)隅角、支架架襠、留巷側(cè)采空區(qū)設(shè)置防火觀測(cè)點(diǎn)，定期人工檢查、取樣分析。其中留巷側(cè)防火觀測(cè)點(diǎn)每60m布置一個(gè)。

（3）底抽巷：施工防火措施鉆孔兼做措施鉆孔，定期人工檢查、取樣分析。

3 應(yīng)用效果

由于對(duì)新工藝、新技術(shù)條件下采空區(qū)的防滅火治理經(jīng)驗(yàn)不足，在工作面回采初期，采空區(qū)出現(xiàn)乙烯，通過(guò)認(rèn)真分析并對(duì)異常區(qū)域采取以上綜合防滅火措施，最終將異常消除；F7斷層附近采空區(qū)CO最大達(dá)到107ppm，通過(guò)采取連續(xù)灌漿及灌注史達(dá)夫等措施，CO濃度控制在10ppm以?xún)?nèi)。目前工作面已回采結(jié)束進(jìn)入收作階段，采空區(qū)未發(fā)現(xiàn)防火氣體指標(biāo)異常。具體效果如下：

1、留巷側(cè)采空區(qū)觀測(cè)點(diǎn)

選擇里段1#和7#點(diǎn)為考察對(duì)象，其中1#點(diǎn)為開(kāi)切眼位置，7#點(diǎn)為DF7斷層位置。工作面兩個(gè)危險(xiǎn)區(qū)域沿空側(cè)CO濃度均控制在15ppm以下，目前已穩(wěn)定在0-5ppm之間。

2、底抽巷防火觀測(cè)點(diǎn)

工作面過(guò)DF7斷層范圍CO最大達(dá)到107ppm，通過(guò)采取留巷灌漿、底抽巷灌注史達(dá)夫等綜合防滅火措施，CO濃度得到有效控制，目前CO均為0。

4 推廣應(yīng)用

7135工作面沿空切頂留巷技術(shù)為安徽省首個(gè)在煤與瓦斯突出礦井及自然發(fā)火礦井使用的工作面，工作面的安全順利回采推廣了該技術(shù)的應(yīng)用范圍，為今后該技術(shù)的使用提供了可靠的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

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[2]王省身，張國(guó)樞.礦井火災(zāi)防治[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1990.

作者簡(jiǎn)介：

王強(qiáng)，1984年5月出生，安徽淮北人，男，技術(shù)員職稱(chēng)，從事一通三防技術(shù)及管理工作，現(xiàn)為祁東煤礦通防科科長(zhǎng)。